JP2005113696A

JP2005113696A - 蒸気タービンの湿分分離構造

Info

Publication number: JP2005113696A
Application number: JP2003345136A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Umezawa; 健梅澤; Shinichi Moriya; 新一森谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-10-03
Filing date: 2003-10-03
Publication date: 2005-04-28

Abstract

【課題】
水滴を含む湿り蒸気流れがある蒸気タービンにおいて、発生した水滴を効果的に除去し、湿り損失の低減を図り、タービンの熱効率を向上させることが可能な湿分分離構造を提供する。
【解決手段】
静翼４上に設けた小孔８，９から水分および湿分を含む蒸気を静翼の内部に取り込む。
静止翼列を固定しているダイヤフラム２にエゼクタ１２を設け、静翼内部から吸引した水分および湿分を含む蒸気を強制的にエゼクタ１２に導入する。さらに、エゼクタ１２内部に前段の動翼入口部に設けたドレンポット１１からの蒸気を取り込み、より大きな圧力差をエゼクタ内部で持たせることにより、エゼクタの蒸気吸引をより効果的とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸気タービンの湿分分離構造に係り、特に湿り蒸気流れにおいて蒸気タービン流路外壁面に発達する水滴を効果的に除去する構造に関するものである。

湿り蒸気流れにおける蒸気タービンでは、湿り蒸気中の水滴が動翼に衝突しておこるエロージョン対策や湿り損失の低減が必要であり、湿分の低減対策は種々提案されている。蒸気タービンにおける湿分低減対策として、特許文献１や２等に記載のものがある。

特開平１０−２９９４１０号特開２０００−１４５４０４号

湿り損失の低減対策のうち、静翼列および動翼列出口または入口部から水滴を主流路部外へ取り除くドレンセパレータ構造では、主流路から水滴を外部へ除去する方法であるが、単純な復水器への接続による負圧吸引または動翼遠心力では効果が薄く、また除去した水滴が再び主流路部へもどってしまう可能性がある。

本発明の目的は、前述した従来構造の蒸気タービンにおいて、より効果的に水滴を除去し、湿り損失の低減によりタービンの熱効率を向上させることが可能な湿分分離構造を提供するものである。

本発明は、蒸気タービンにおいて、静翼の内部を中空にし蒸気の流入方向に向かって設けた、または静翼の腹部上の小孔から湿分を含む蒸気を取り込み、静止翼列を固定しているダイヤフラムに設けたエゼクタによって強制的に湿分を含む蒸気を吸入し、蒸気タービン内の水滴を除去するようにしたものである。

また、エゼクタへの水分および湿分を含む蒸気の吸入をより確実とする為に、エゼクタ内部には前段の動翼入口部に設けたドレンポットからの蒸気を取り込み、より大きな圧力差をエゼクタ内部で持たせることにより、エゼクタの蒸気吸引をより効果的としたものである。

以下図に示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１に本発明の採用した蒸気タービンの段落構造の一例を示す。出力段落は、ケーシング１に支持されたダイヤフラム外輪２および内輪３のようなダイヤフラム上に、複数枚配設された静翼４より形成される静止翼列と、ロータ５に、複数枚配設された動翼６より形成される動翼列から構成され、両者１つずつで１つの出力段落を構成している。水滴を含む湿り蒸気流れがある蒸気タービンにおいて、湿り損失を低減する為には、発生した水滴の効果的な排除と粗大水滴の動翼に対する衝突速度の低減が有効である。このうち、本発明では、発生した水滴のより効果的な排除及び水滴の排除に伴う粗大水滴の発生を抑制する構造について提案するものである。

従来一般に採用されている水滴の除去機構としては、動翼６の遠心力によって外周壁面に飛ばされた水滴を効果的に分離除去するドレンキャッチャ構造、静翼４内部を中空にして静翼４翼面と壁面に形成される水膜を吸引して粗大水滴の発生を抑制するスリット構造、静止翼列出口部から水滴を主流路部７外へ取り除くドレンセパレータ構造、静翼４腹面に溝を加工しこの溝から水膜を吸引して翼通路外へ除去する溝付静翼構造などがある。

本発明では、これらを駆使した上で更に蒸気中に含まれる湿分分離を促進することに主眼をおき、より簡単な構造でエゼクタを形成し従来以上の水滴排除を可能とする構造としている。蒸気タービン内部では主流路部７を蒸気が進行し、その間静翼４および動翼６を通過する。水分および湿分を含む蒸気は、静翼４および動翼６と衝突しその表面上に水膜が形成され、これらは静翼上に設けられた小孔８，９または動翼上に設けられたスリット１０をつたって静翼４内部およびダイヤフラム外輪２に設けられたドレンポット１１に導かれる。静翼内に流入した水分および湿分を含む蒸気はダイヤフラム外輪２に設けられたエゼクタ１２へ向かい、蒸気タービン内部と復水器をつなぐ通路１３に導入し復水器へ排出される。一方ドレンポット１１に導かれた湿分を含む蒸気ドレンポット１１内で水分と蒸気に分離され、蒸気は次の静翼のダイヤフラムに設けられたエゼクタ内部へと向かう。なお、図中、次の静翼ダイヤフラム内のエゼクタと前の段の静翼のダイヤフラム外輪２のドレンポット１１からの流路１５と結ぶ流路は記載が省略されている。エゼクタ１２と流路１４と同じように形成されている。この様にエゼクタ１２は高圧蒸気を前段の動翼入口から取り入れ、静翼内部へ導入した湿分を含む低圧蒸気を吸引し、結果として静翼表面上の水分をより効果的に除去する構造となっている。

このように静止翼列を固定しているダイヤフラムにエゼクタを設け、静翼内部から吸引した水分および湿分を含む蒸気を強制的に導入することにより、静翼上の水滴はより大きな吸引力によってより確実に水滴を除去する効果がある。

また、エゼクタには吸引される水分および湿分を含んだ蒸気の他に、圧力が大きい別気体が必要となるが、これは特別に用意することなく、静止翼列を固定しているダイヤフラム内に小孔を設け前段の動翼入口に設けたドレンポット出口の蒸気を導くことにより、簡単な構造によって大きな圧力差をもつより吸引力のエゼクタを形成することができる。

更には、動翼入口に設けたドレンポットとの組合せにより、蒸気タービンの湿分除去効果は最も大きいものとなる。

以上説明してきたように本発明によれば、蒸気タービンにおいて、水滴を含む湿り蒸気流れにおいて、より効果的に湿り損失を低減させ、蒸気タービンの熱効率を向上させることが可能である。

本発明を採用した一実施例である。

符号の説明

１…ケーシング、２…ダイヤフラム外輪、３…ダイヤフラム内輪、４…静翼、５…ロータ、６…動翼、７…主流路部、８…小孔１、９…小孔２、１０…スリット、１１…ドレンポット、１２…エゼクタ、１３…通路。

Claims

静翼上に設けられた小孔から水分および湿分を含む蒸気を内部を中空にした静翼の内部に取り込み、この静翼内部を、静止翼列を固定しているダイヤフラムに設けたエゼクタに連通したことを特徴とする蒸気タービンの湿分分離構造。
前記エゼクタ内部には前段の動翼入口部に設けたドレンポットからの蒸気を取り込むようにしたことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの湿分構造。
静翼および動翼から除去した水分および湿分を含む蒸気が通過する両流路を、その静止翼列を固定しているダイヤフラムに同時に持ち、その接続先を復水器としたことを特徴とする蒸気タービンの湿分構造。